JSON_Web_Token

JSON Web Token（缩写 JWT）是目前最流行的跨域认证解决方案，这里简单介绍一下，以供以后参考学习。

传统的 session 的认证方式：
1、用户向服务器发送用户名和密码。
2、服务器验证通过后，在当前对话（session）里面保存相关数据，比如用户角色、登录时间等等。
3、服务器向用户返回一个 session_id，写入用户的 Cookie。
4、用户随后的每一次请求，都会通过 Cookie，将 session_id 传回服务器。
5、服务器收到 session_id，找到前期保存的数据，由此得知用户的身份。

这种模式的问题在于，扩展性不是不好。单机当然没有问题，如果是服务器集群，或者是跨域的服务导向架构，就要求 session 数据共享，每台服务器都能够读取 session。于是 JWT 就诞生了，它可以简单又方便的解决分布式 session，一般的前后端分离也是采用类似的方案。

JWT 基本介绍

JWT 由三部分组成，它们之间用圆点(.)连接。这三部分分别是：

• Header（头部）
• Payload（负载）
• Signature（签名）

因此，一个典型的JWT看起来是这个样子的：
xxxxx.yyyyy.zzzzz

Header 部分是一个 JSON 对象，描述 JWT 的元数据。

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}

上面代码中，alg属性表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）；typ属性表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为 JWT。

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段，供选用。当然我们也可以加入一些自己的元素在里面。注意，不要在 JWT 的 payload 或 header 中放置敏感信息，除非它们是加密的。

iss (issuer)：签发人
exp (expiration time)：过期时间
sub (subject)：主题
aud (audience)：受众
nbf (Not Before)：生效时间
iat (Issued At)：签发时间
jti (JWT ID)：编号

Signature 部分是对前两部分的签名，防止数据篡改。

首先，需要指定一个密钥（secret）。这个密钥只有服务器才知道，不能泄露给用户。然后，使用 Header 里面指定的签名算法（默认是 HMAC SHA256），按照下面的公式产生签名。

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  secret)

算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用"点"（.）分隔，就可以返回给用户。

Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。这个算法跟 Base64 算法基本类似，但有一些小的不同。这里的算法会把一些在 URL 中有特殊含义的字符替换掉，所以常规的 Base64Decode 并不能解析 JWT。

JWT 的几个特点

• JWT 默认是不加密，但也是可以加密的。生成原始 Token 以后，可以用密钥再加密一次。
• JWT 不加密的情况下，不能将秘密数据写入 JWT。
• JWT 不仅可以用于认证，也可以用于交换信息。有效使用 JWT，可以降低服务器查询数据库的次数。
• JWT 的最大缺点是，由于服务器不保存 session 状态，因此无法在使用过程中废止某个 token，或者更改 token 的权限。也就是说，一旦 JWT 签发了，在到期之前就会始终有效，除非服务器部署额外的逻辑。
• JWT 本身包含了认证信息，一旦泄露，任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用，JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限，使用时应该再次对用户进行认证。
• 为了减少盗用，JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输，要使用 HTTPS 协议传输。

JWT 与 Session 的差异

相同点是，它们都是存储用户信息；然而，Session 是在服务器端的，而 JWT 是在客户端的。Session 方式存储用户信息的最大问题在于要占用大量服务器内存，增加服务器的开销。而JWT方式将用户状态分散到了客户端中，可以明显减轻服务端的内存压力。Session 的状态是存储在服务器端，客户端只有 session id，而 Token 的状态是存储在客户端。

一些基本代码

public class JwtUtils {
    /**
     * 签发JWT
     */
    public static String createJWT(String id, String subject, long ttlMillis) {
        SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
        long nowMillis = System.currentTimeMillis();
        Date now = new Date(nowMillis);
        SecretKey secretKey = generalKey();
        JwtBuilder builder = Jwts.builder()
                .setId(id)
                .setSubject(subject)   // 主题
                .setIssuer("user")     // 签发者
                .setIssuedAt(now)      // 签发时间
                .signWith(signatureAlgorithm, secretKey); // 签名算法以及密匙
        if (ttlMillis >= 0) {
            long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
            Date expDate = new Date(expMillis);
            builder.setExpiration(expDate); // 过期时间
        }
        return builder.compact();
    }
    /**
     * 验证JWT
     */
    public static CheckResult validateJWT(String jwtStr) {
        CheckResult checkResult = new CheckResult();
        Claims claims = null;
        try {
            claims = parseJWT(jwtStr);
            checkResult.setSuccess(true);
            checkResult.setClaims(claims);
        } catch (ExpiredJwtException e) {
            checkResult.setErrCode(SystemConstant.JWT_ERRCODE_EXPIRE);
            checkResult.setSuccess(false);
        } catch (SignatureException e) {
            checkResult.setErrCode(SystemConstant.JWT_ERRCODE_FAIL);
            checkResult.setSuccess(false);
        } catch (Exception e) {
            checkResult.setErrCode(SystemConstant.JWT_ERRCODE_FAIL);
            checkResult.setSuccess(false);
        }
        return checkResult;
    }
    public static SecretKey generalKey() {
        byte[] encodedKey = Base64.decode(SystemConstant.JWT_SECERT);
        SecretKey key = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");
        return key;
    }

    /**
     * 解析JWT字符串
     */
    public static Claims parseJWT(String jwt) throws Exception {
        SecretKey secretKey = generalKey();
        return Jwts.parser()
            .setSigningKey(secretKey)
            .parseClaimsJws(jwt)
            .getBody();
    }
}

public class LoginController {
    @Autowired
    UserRepository userRepository;

    @RequestMapping(value="login",method = RequestMethod.POST)
    public ReturnVo login(String username, String password,HttpServletResponse
            response) {
        User user =  userRepository.findByUsername(username);
        if(user!=null){
            if(user.getPassword().equals(password)){
                //把token返回给客户端-->客户端保存至cookie-->客户端每次请求附带cookie参数
                String JWT = JwtUtils.createJWT("1", username, SystemConstant.JWT_TTL);
                return ReturnVo.ok(JWT);
            }else{
                return ReturnVo.error();
            }
        }else{
            return ReturnVo.error();
        }
    }

    @RequestMapping(value="description",method = RequestMethod.POST)
    public ReturnVo description(String username) {
        User user =  userRepository.findByUsername(username);
        return ReturnVo.ok(user.getDescription());
    }
}